Компьютерное моделирование динамики формирования дифракционной картины от одиночной щели с использованием генератора псевдослучайных чисел

Показана возможность компьютерного моделирования важного в квантовой теории процесса формирования дифракционной картины при прохождении одиночных микрочастиц через щель в непрозрачном экране. Один из фундаментальных принципов квантовой механики - корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц. Этот принцип максимально ярко проявляется в экспериментах по наблюдению динамики формирования дифракционной картины при прохождении одиночных микрочастиц через одну или несколько щелей в непрозрачном экране. На примере экрана с одиночной щелью выполнено первое комплексное исследование и обоснование возможности корректного компьютерного моделирования динамики формирования дифракционной картины с помощью генератора псевдослучайных чисел. Разработан алгоритм генерации и на его основе реализована компьютерная программа, позволяющая генерировать последовательности псевдослучайных чисел с плотностью распределения, совпадающей с плотностью распределения микрочастиц в дифракционной картине.

Литература

[1] Jonsson C. Electron Diffraction at Multiple Slits // American Journal of Physics. 1974. Vol. 42. No. 1. P. 4-11.

[2] Crease R.P. The most Beautiful Experiment // Physics World. 2002. Vol. 15. No. 9. P. 19-20.

[3] Merly P.G., Missiroli G.F., Pozzi G. On the statistical aspect of electron interference phenomena // American Journal of Physics. 1974. Vol. 44. No. 3. P. 306-307.

[4] Demonstration of single-electron buildup of an interference pattern / A. Tonomura, J. Endo, T. Matsuda, T. Kawasaki, H. Ezawa // American Journal of Physics. 1989. Vol. 57. No. 2. P. 117-120.

[5] Garcia N., Saveliev I.G., Sharonov M. Time-resolved diffraction and interference: Young’s interference with photons of different energy as revealed by time resolution // Philosophical Transaction of the Royal Society A. 2002. Vol. 360. No. 5. P. 1039-1059.

[6] Dimitrova T.L., Weis A. The wave-particle duality of light: A demonstration experiment // American Journal of Physics. 2008. Vol. 76. No. 2. P. 137-142.

[7] Real-time single-molecule imaging of quantum interference / T. Juffmann, A. Milic, M. Mullneritsch et. al. // Nature Nanotechnology. 2012. Vol. 7. No. 5. P. 297-300.

[8] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Курс теоретической физики. Т. 3. Квантовая механика. М.: Физматлит, 2004. 800 с.

[9] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Курс теоретической физики. Т. 2. Теория поля. М.: Физматлит, 2003. 536 с.

[10] Матвеев А.Н. Оптика. М.: Высш. шк., 1985. 351 с.

[11] Кельтон В., Лоу А. Имитационное моделирование. Классика CS. СПб.: Издат. группа BHV, 2004. 848 с.

[12] Абрамовиц М., Стиган Ж. Справочник по специальным функциям. М.: Наука, 1979. 832 с.

[13] Рекомендации по стандартизации Р 50.1.037-2002. Прикладная статистика. Правила проверки согласия опытного распределения с теоретическим. Ч. II. Непараметрические критерии. М.: Изд-во стандартов, 2002. 64 с.

[14] Большее Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1983. 416 с.